A kvantumakkumulátor valóban egy forradalmi koncepció, amely lényege, hogy szembemegy az időbeli ok-okozati összefüggésekkel, és így hatékonyabban képes működni. A hagyományos, kémiai folyamatokon alapuló akkumulátorokkal ellentétben a kvantumakkumulátorok a kvantumfizika sajátos alapelveit használják fel, ami paradigmaváltást jelent az energiatárolásban – számol be róla a New Atlas. Mint azt Yuanbo Chen, a tanulmány egyik szerzője kifejtette:

“Az alacsony fogyasztású eszközök, például okostelefonok vagy érzékelők jelenlegi akkumulátorai általában vegyszereket, például lítiumot használnak a töltés tárolására, míg a kvantum akkumulátorok mikroszkopikus részecskéket, például atomtömböket használnak. Míg a kémiai elemeket a klasszikus fizika törvényei szabályozzák, a mikroszkopikus részecskék kvantumtermészetűek, így lehetőségünk van olyan felhasználási módokat felfedezni, amelyek meggörbítik vagy akár meg is törik a kis léptékű eseményekről alkotott intuitív elképzeléseinket.

Különösen az érdekel, hogy a kvantumrészecskék miként képesek megsérteni egyik legalapvetőbb tapasztalatunkat, az időt.”

A kvantumbirodalomban a – mondjuk így – tradicionális ok-okozati összefüggések nem feltétlenül érvényesek, a kutatók így tehát azt vizsgálták, hogyan lehet kihasználni a kvantumrészecskék sajátosságait időparadoxonokon működő akkumulátorok létrehozására.

A mószer lényege az idő és az ok-okozati összefüggés manipulálása a kvantumtartományon belül. A klasszikus fizikában az ok-okozati összefüggés szigorúan lineáris – egy A esemény B eseményt okoz, és a köztük lévő kapcsolat nem fordítható meg. A kvantumelemek azonban kihasználják a kvantumfizika különös természetét, ahol az ok-okozati sorrend egyszerre mindkét irányban létezhet. Ezt az egyedülálló tulajdonságot, amelyet határozatlan oksági sorrendnek (indefinite causal order/ICO) neveznek, a Tokiói Egyetem tudósai kísérletileg demonstrálták lézerek, lencsék és tükrök segítségével egy nagyméretű kvantumakkumulátor létrehozásával.

Hagyományosan az akkumulátorok töltése egymást követő szakaszokból áll – vagyis mindegyik az előzőre épül. Ezzel szemben a kvantumakkumulátorok esetében az említett ICO-nak köszönhetően válik lehetővé a több töltési lépés egyidejű végrehajtása. Ez mind az energiatárolást, mind pedig a hőhatékonyságot jelentősen javítja. Meglepő módon a tanulmány kimutatta, hogy egy alacsony teljesítményű töltő, amely a kvantum keretrendszeren belül működik, nagyobb hatékonysággal és nagyobb energiát képes szállítani, mint egy magasabb teljesítményű töltő ugyanazzal az eszközzel.

Mint Chen mindezt kifejtette:

“Az ICO-val bebizonyítottuk, hogy a kvantumrészecskékből álló akkumulátor töltése drasztikusan befolyásolhatja a teljesítményét. Hatalmas javulást tapasztaltunk mind a rendszerben tárolt energia, mind a hőhatékonyság terén. És némileg ellentmondásosan felfedeztük egy olyan interakció meglepő hatását, amely fordítottja a vártnak: egy kisebb fogyasztású töltő nagyobb energiát biztosíthat nagyobb hatékonysággal, mint egy nagyobb teljesítményű töltő, amely ugyanazt a készüléket használja.”

Habár a kvantumakkumulátor jelenleg csak laborkísérlet formájában létezik, a cél ezen felfedezések kihasználása és integrálása, hogy végül a gyakorlatban is használható eszköz szülessen.

(A cikkhez használt kép illusztráció, forrása: Shutterstock/pinkeyes)